Volume 20, number 1, juin 2006

Le pavillon Richard J. Renaud de l’Université Concordia, un exemple à suivre en matière d’efficacité énergétique

Née de l’union de deux institutions, l’Université Sir George Williams et le Collège Loyola, l’Université Concordia existe depuis 1974. Elle accueille plus de 30 000 étudiants par année sur ses deux campus : George Williams et Loyola.

Les laboratoires du pavillon Richard J. Renaud de l’Université Concordia munis de hottes avec évacuation variable.

Ces dernières années, les besoins en espace et en appareils performants sur le campus ont beaucoup augmenté et un projet d’agrandissement du pavillon Richard J. Renaud est né. Le projet consiste en l’ajout de 345 000 pi2 dont 150 000 pi2 de laboratoires. La présence de laboratoires a énormément d’influence sur la performance énergétique du bâtiment puisque la principale charge de chauffage est la ventilation des labos. Cette contrainte a permis aux concepteurs du projet d’innover et de rendre ce nouveau pavillon extrêmement performant. En effet, il ne consomme en moyenne que 673,5 kWh/m2 annuellement.

Les besoins en ventilation

Les différents dispositifs des laboratoires évacuent 174 062 pcm au total. Le nombre d’appareils d’évacuation et de hottes diffère d’un laboratoire à un autre, et ceux-ci ne fonctionnent pas tous simultanément. Dans le but de simuler le potentiel de consommation énergétique de ces dispositifs, un facteur de diversité a été établi en fonction du nombre de hottes par laboratoire.
Le tableau ci-après illustre les besoins énergétiques d’un bâtiment de base sans procédés et avec procédés. Le fonctionnement des hottes a d’abord été fixé à 10 changements d’air à l’heure, et ce, jour et nuit.

Analyse de l’impact des hottes sur le bâtiment de référence en kWh/m2

  de base sans hottes avec hottes
  sans procédés avec procédés
procédés n./d. 88,2 88,2
éclairage 56,4 56,4 56,4
appareils 38,8 38,8 74,9
chauffage 39,3 39,3 704,4
refroidissement 30,3 30,3 59
pompes 39,8 39,8 63,8
ventilateurs 31 31 166,9
total 235,6 323,8 1213,6

À la lecture de ce tableau, on constate que les dispositifs d’évacuation ont énormément d’impact sur la consommation énergétique du bâtiment.

Les économies d’énergie

Plusieurs actions ont été proposées et implantées afin d’améliorer la performance énergétique. Par exemple :

  • le débit d’air aux laboratoires a été réduit de 10 à 3 changements d’air à l’heure la nuit et la puissance d’aspiration a été configurée pour varier en fonction de l’ouverture des hottes;
  • des détecteurs de présence ont été installés dans les 381 laboratoires afin d’optimiser l’utilisation des systèmes CVAC et l’éclairage;
  • une boucle de récupération au glycol a été installée sur l’évacuation de l’air vicié.

Pour le chauffage, les concepteurs ont privilégié un réseau à basse température. Il a donc été possible de récupérer de la chaleur à partir des condenseurs des refroidisseurs et d’installer un économiseur à contact direct. Finalement, les systèmes des bureaux et des laboratoires ont été combinés.

La méthode du coût unitaire

Le projet a été analysé en tenant compte des coûts d’investissement, d’exploitation et d’entretien. De plus, la méthode du coût unitaire permet au concepteur de choisir différents appareils rentables pour le client même après 5, 10 ou 15 ans d’utilisation. Ainsi, pour l’évaluation des coûts énergétiques du pavillon Richard J. Renaud, le taux d’emprunt a été fixé à 6,75 % durant 5 ans, pour un coût annuel de 0,23568 $ par dollar d’investissement par année. Les tarifs d’électricité ont été fixés à 0,06 $/kWh et ceux du gaz naturel, à 0,05 $/kWh équivalent.

Le tableau qui suit illustre quelques coûts unitaires des appareils ou systèmes :

Coûts unitaires

système, appareil investissement ($) opération/entretien ($)
boucle glycol 4,45/l/s 0,15/l/s
chaudière 250/HP 8/HP
chauffage périmétrique à eau 43/m2 0,43/m2
récupérateur, chauffe-eau à contact direct 400/HP 20/HP

La performance

Prenons un exemple. La réduction du débit d’évacuation la nuit représente annuellement :

  • un investissement de 132 128 $,
  • un coût annuel d’entretien et d’opération de 7 928 $,

pour un total s’élevant à 140 056 $. Les économies annuelles de gaz naturel et d’électricité s’élèvent à 703 732 $. Ainsi, la réduction du débit d’évacuation est un investissement ayant un taux de rendement de 402 % (!) par an :

La mise en application de toutes ces solutions a permis des économies annuelles de 12 240 600 kWh équivalent en gaz naturel et de 3 844 720 kWh pour l’électricité, soit 842 713 $ par an (pour la durée de vie utile des appareils). Ces investissements ont un rendement de 138 % par an. Durant la première année de fonctionnement, les économies de 888 566 $ se sont révélées supérieures à celles qui avaient été anticipées. Le dernier tableau présente le potentiel de consommation du bâtiment simulé avec les hottes et les mesures d’économie d’énergie.

La méthode des coûts unitaires et la simulation énergétique se sont avérées des outils exceptionnels pour optimiser le fonctionnement d’un tel bâtiment. Mais au-delà de la méthode, l’implantation de technologies performantes et innovatrices n’a été possible que grâce à la vision et à l’ouverture d’esprit du client.

Consommation en kWh/m2

  sans hottes avec hottes avec toutes les mesures d’économies suggérées
procédés 88,2 88,2 88,2
éclairage 56,4 56,4 43,1
appareils 38,8 74,9 74,9
chauffage 39,3 704,4 322,3
refroidissement 30,3 59 40,6
pompes 39,8 63,8 26,4
ventilateurs 31 166,9 78
total 323,8 1 213,6 673,5

Marie-Joëlle Lainé, ing.
Conseillère technique
Groupe DATECH